High Resolution Surface Reconstruction of Cultural Heritage Objects Using Shape from Polarization Method

要約

現在、3 次元再構成は、コンピューター ビジョン、コンピューター グラフィックス、複合現実、デジタル ツインなどのさまざまな分野で使用されています。
文化遺産の 3 次元復元は、この分野で最も重要なアプリケーションの 1 つであり、通常は近距離写真測量によって実現されます。
ここでの問題は、画像にノイズが多いことが多く、高密度画像マッチング方法では実際に文化遺産の幾何学的詳細を再構成するには大きな制限があるということです。
したがって、特に文化遺産のオブジェクトの場合、3 次元モデルで高レベルの詳細を表示することは、この分野では厳しい課題です。
この論文では、アクティブ方式の欠点のないパッシブ方式である偏光方式からの形状を研究しました。
この方法では、デジタル カメラの前で直線偏光フィルターを回転させることによって偏光から得られる情報を使用して、深度マップの解像度を大幅に向上させることができます。
これらの偏光画像を通じて、物体の表面の詳細を局所的に高精度に再構成できます。
偏光法と写真測量法の融合は、高解像度の 3 次元再構成を実現するための適切なソリューションです。
表面再構成評価は視覚的かつ定量的に実行されました。
評価の結果、提案された方法は、写真測量法と比較して10倍高い深度解像度で、3次元モデルの表面の詳細を大幅に再構築できることが示されました。

要約(オリジナル)

Nowadays, three-dimensional reconstruction is used in various fields like computer vision, computer graphics, mixed reality and digital twin. The three-dimensional reconstruction of cultural heritage objects is one of the most important applications in this area which is usually accomplished by close range photogrammetry. The problem here is that the images are often noisy, and the dense image matching method has significant limitations to reconstruct the geometric details of cultural heritage objects in practice. Therefore, displaying high-level details in three-dimensional models, especially for cultural heritage objects, is a severe challenge in this field. In this paper, the shape from polarization method has been investigated, a passive method with no drawbacks of active methods. In this method, the resolution of the depth maps can be dramatically increased using the information obtained from the polarization light by rotating a linear polarizing filter in front of a digital camera. Through these polarized images, the surface details of the object can be reconstructed locally with high accuracy. The fusion of polarization and photogrammetric methods is an appropriate solution for achieving high resolution three-dimensional reconstruction. The surface reconstruction assessments have been performed visually and quantitatively. The evaluations showed that the proposed method could significantly reconstruct the surfaces’ details in the three-dimensional model compared to the photogrammetric method with 10 times higher depth resolution.

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